路桥建设 弱豳 穗 连续梁分联对桥墩受力影响分析研究 梁鹏飞 山东济南 山东省路桥集团有限公司 ｌ２５００００ 摘要：以预制连续梁为研究目标，着重分析连续粱结构分联跨数不同对下部结构影响。采用单一变量原则，重点探讨分联数、墩 高改变时，下部结构所受水平制动力和温度力变化，从而造成结构内力和墩顶变形的差异。结果表明，标准跨径连续梁全桥梁长一 般应控制在１５０ｍ左右。 关键词：预制连续梁，分联，桥墩，制动力，温度力 我国高速公路桥梁建设中，采用最为广泛的结构形式是预制连续梁结 构，其构造简单、施工便捷、造价合理、技术成熟的优点，不仅能保证桥梁结构 的耐久性和安全性，还能达到较好的行车舒适度。由于高速公路的特殊性，往 往 现全长较长的桥梁，此时便需要对连续梁进行分联设置。常规设计中，连 续梁分联主要是受桥梁沿纵向变形及伸缩缝控制，但对标准跨径的连续梁而 言，不同分联必定会使得下部结构的受力产生不同的影响，科学合理的分联 跨数是进行桥梁下部结构设计的关键之一。 影响桥梁下部结构性能的力学因素主要包括墩顶所受的竖向力、水平力 和弯矩作用，其中又以水平力最为关键。连续梁分联的不同将使得分配到墩 顶的水平力产生差异，从而导致下部结构的受力状况不同。高速公路预制连 续梁的下部结构一般采用柱式桥墩，属于柔性墩，故水平力的传递与分配主 要跟柔性墩及支座的刚度有关，通过计算墩台的组合抗推刚度来进行水平力 分配。 １柔性墩刚度计算 １．１桥墩抗推刚度 桥墩的抗推刚度主要与墩高及墩柱截面、材料有关 令单根墩柱的抗推刚度为Ｋ ，柔度为６ ，则有Ｋ。＝１ 。根据结构力学虚功 原理，可得ｆＢ： ＫＩ＝ｌ／６ｌ＝ｌ／（ ３１３ＥＩ）＝３ＥＩ／ （１） 式中：Ｅ为混凝土的弹性模量，，为墩柱截面形心轴惯性矩。 当一个桥墩有多个墩柱时，整个桥墩的抗推刚度为Ｋ ＝ｎＫ 为墩柱 个数。 １．２支座抗推刚度 在高速公路预制连续梁一般设计中，采用较多的支座形式为橡胶支座。 支座的抗推刚度为： Ｋ ＝ｎＡＧ／ｔ ｒ２、 式中：ｎ为横排向支座个数；Ａ为支座平面面积；Ｇ为橡胶支座剪切弹性模 量；￡为支座橡胶层总厚度。 １ ３墩台支座集成刚度 墩台支座的集成刚度是由墩柱抗推刚度与支座抗推刚度串联而成，即： ，： ！ ： ‘ ｌ Ｋｄ＋Ｋ： 、 Ｋａ Ｋｔｊ Ｊ 根据公式（１）、（２）可知，墩柱的抗推刚度主要由墩柱的材料、截面和高度 决定，支座抗推刚度主要由平面面积、剪切弹性模量和厚度决定。常规设计 中，为了保证施工的便捷，在一联桥梁中通常墩柱的材料特性和桩径都是相 同的，故墩柱的抗推刚度主要由墩高决定。而针对橡胶支座而言，橡胶层的总 厚度是决定其抗推刚度的关键。 ２连续梁水平力计算 ２，１制动力计算 一般情况下，高速公路连续梁设计全部采用公路一Ｉ级汽车荷载，根据公 路桥涵设计通用规范要求，一个设计车道制动力的取值上为车道荷载标准值 在加载长度上计算总重力的１０％，且不得小于１６５ｋＮ。多车道的制动力将在单 车道基础上乘以相应的车道系数。由此可见，当桥梁标准跨径一定而分联不 同时，加载长度必定会产生变化，从而使得整个桥梁所计算的制动力值发生 改变。根据刚度分配理论，分配到每一个桥墩上的制动力ＰＩ为： ∑Ｋ （４） 式中： 为第ｉ号墩的集成刚度，ｒ为全桥总制动力计算值，ｎ为桥墩台数。 ２．２温度力计算 温度力主要是考虑桥梁在温度整体升温及整体降温的情况下，使得结构 材料受到约束时所产生的水平力作用。计算温度力首先要确定温度不动点。 以 为第ｉ号墩的集成刚度，Ｌ 为第ｉ号墩距桥梁左端的距离，则温度不动点距 桥梁左端距离为： ： ∑Ｋｉ （５） ｉ＝１ 而温度力则由墩柱与支座的集成刚度与墩柱顶部的变形计算而得。 ３标准跨径连续梁不同分联跨数影响 桥梁下部结构所受到的制动力和温度力作用都与多个因素有关。在分析 标准跨径连续梁的分联跨数对下部结构影响时，采用单一变量原则，即先假 设其他因素相同，改变单一条件，逐一进行分析，从而得出预制连续梁分联的 影响。高速公路预制连续梁常用跨径为２０ｍ、２５ｍ、３０ｍ和４０ｍ，采用对比分析 方法，将对各种跨径的预制连续梁分联状况进行探时。 ３１墩高不同 在设计中，由于地形条件的，很难做到所有墩柱的材料特性、截面形 式和墩高都相同。为了便于施工和桥梁结构美观，一联桥梁中墩柱的材料和 截面一般是相同的，墩高根据地形条件决定。据公式（４）可知，在全桥制动力 一定的情况下，墩柱抗推刚度越大，所分配的制动力 趟大，而由公式（１）可 知，在Ｅ、，相同的前提下，Ｋ 与 是呈反比，即墩高越矮，所分配的制动力越 大。由桥梁设计实际经验可知，一般桥梁下部结构中，位于一联中部的墩柱墩 高比一联两侧的墩高要高，这表明，一联桥梁最不利制动力受力的墩柱一般 位于边墩位置。同理，分析温度力计算公式，边墩位置 蔽大，距温度不动点 较远，故所受温度力最大。 ３．２支座厚度不同 在其他条件不同，改变支座厚度的情况下，南公式（２）可知，厚度越小，Ｋ 越大，整个墩柱的集成刚度 越大，所分配的水平制动力和温度力越大，造成 墩柱所受的水平力越大。 在墩高相同的情况下，分联跨数为７跨的连续梁纵向变形明显小于分联 跨数为６跨的连续梁；而分联数相同的情况下，墩高越矮，墩柱所受内力越大； 中墩相对于边墩而言，由于竖向力较大，故产生的内力大于边墩，但由于相邻 联的上部结构也会相应的传递一定的竖向力给边墩，因此实际受力下，边墩 和中墩所受竖向力相差不大，本例中暂不考虑相邻联影响。 ４结语 在高速公路预制梁桥设计中，桥梁分联一般根据经验进行取值，不同的 分联数将对桥梁下部结构的受力产生不同的影响。在对２０ｍ、２５ｍ、３０ｍ和４０ｍ 跨连续梁进行相应的比较分析后，可以得出以下结论： （１）在下部结构墩高相差不大的情况下，２０ｍ跨连续梁分联理想跨数为７ 跨，２５ｍｕ￣ｒｊｆｆ＿续梁分联理想跨数为６跨，３ｆＪｆｎ跨连续梁分联理想跨数为５跨，４０ｍ 跨连续梁分联理想跨数为４跨。一联桥梁全长应控制在１５０ｍ左右。 （２）预制连续梁设计中，从结构受力的角度分析，在地形条件允许的条件 ・９６９‘ 翰藤霜豳 路桥建设 【２】Ａ．Ａ．ＷｉｔｅｃｋｌＶ．Ｋ．Ｒａｉｎａ，陶国清（译）。连续梁桥的纵向水平力在各个支座之 间的分配Ⅱ］，国外公路，１９８０（５）：１５～２３． 下，应综合墩柱受力、墩柱配筋进行桥梁墩高选择，尽可能使得墩柱墩高符合 墩柱受力合理的要求。 （３）在进行分联跨数的选择上，还应综合经济、材料等外在因素进行考 ［３］陈晓波，深文进。连续梁桥墩纵向水平力计算分析田，交通科技，２０【】３（３）：４－６ 【４】孙福申，吕东冶，汪荣麒。梁桥墩台的温度力和制动力分配Ⅱ］，吉林交通科 技，２０１１（１）：４３－４５． 虑，使得连续梁分联既能满足桥梁下部结构受力合理的要求，又能保证施工 便捷、经济合理。 参考文献： Ｉ１１１姚玲森。桥梁工程【Ｍ】，人民交通出版社，２０１１ ［５］陈焕萍，芮斯瑜。浅谈桥梁下部结构的模拟计算Ｕ］，山西建筑，２（）（）８，３４ （１９）：３１７￣３１８ （上接第２６２页）市政道路工程的密实度标准。假若软土地基下层的软土层厚 度不大，且道路实际负荷量相对偏小时，允许于软基上方直接铺设填充物，而 不需要将软土层挖走。在某些情况下，换填法能够对强夯法予以有效补充。换 参考文献： …李永吉，严文招．强务及强夯置换技术在软基处理中的应用Ｅｌｉ现代装饰（理 论），２０１４，０７：１５１—１５３． 填法在处理软土层相对较浅的软基时表现出了一定的应用优势，如淤泥质土 的处理、松散素填土的处理、杂填土的处理等。与此同时，换填法还表现出其他 护理方法所没有的特殊功能，如采用换填法对膨胀地基予以处理时，能够有效 消除膨胀地基存在的膨胀作用；采用换填法对湿陷性黄土地基予以处理时，能 够有效消除湿陷性黄土地基存在的湿陷性；采用换填法对山区地基予以处理 时，能够消除岩面倾斜、破碎以及软硬不均等一系列问题；采用换填法对季节 性冻土地基予以处理时，能够有效消除冻胀力施加给地基的破坏作用 。 ［２】姚艺贤．福州市三环路东北段Ｂ段ｃＦＧ桩软基处理施工技术Ｕ】＿门窗， ２０１４，０４：１３５－１３７ ［３】宋丽微．现浇管桩技术在城市道路软基加固施工中的应用［Ｊｌ＿科技创新与 应用．２０１４，２３：２２１． 【４］祁迎喜，李军辉．排水板真空堆载预压法在大厚度软基处理ｑ－的应用Ｕ】ｌ中 国建材科技，２０１４，０３：１０９—１ １ １＋１２６ 『５１玄志明解析某公路构造物施工中软基处理的应用 ．科技传播，２９１４，１７： １３３－１３４． ４．结束语 总而言之，在市政道路工程施丁中．需要对软基强度以及变形问题予以 ［６】褚立波，慕彦勇关于公路软基处理中粉喷桩施工工艺的探讨 科技致富 向导，２０１４，１７：４１＋７７． 足够的重视。所以，应深刻了解软基性质及其危害性，准确测定基底所具有的 实际承载力，并结合不同地质特点、投资要求、质量要求以及＿Ｔ期要求等，选 ［７】柯泽展．水泥搅拌桩在城市道路软基处理中的应用ｕ Ｊｌ福建建筑，２０１４，（）５： ６６－６８＋８３ ８】程伟．城市道路软基处理措施及混凝土路面施工技术研究【Ｉ】＿交通建设与 择和使用最为理想的软基处理方法，与此同时，还应重视和做好路基施工后 ［２０１４，０６：８４—８６ 沉降数据的收集和分析工作，积累施工经验，为将来可能遇到的同类施工提 管理，供有益的参考 【９ｌｇｄ、宝雷市政道路软基处理现状及设计研究ｕ】ｌ城市建筑，２０１４，０４：２５０＋２７７． （上接第２６３页） 混凝土的配合比设计、拌和、运输、浇注、养护，均应按规 及护栏预埋钢筋等预埋件，并确保位置准确。 浇筑时需注意在每室的１／４处留出人孔，待内模拆出后，室内建筑垃圾清 范和监理工程师的指示进行施工，但要浇筑高强度、高质量的混凝土还要按 下列工艺组织施工。 混凝土由拌合站集中拌合，并准确控制水灰比及用水量，为提高混凝土 强度及增加混凝土和易性，应掺入外加剂。拌和时间≥１．５ｍｉｎ。冬季搅拌混凝 土时，骨料中不得带有冰雪和冻结团块。投料前先用热水冲洗搅拌机，投料顺 序为骨料、水，搅拌，再加水泥搅拌，搅拌时间不小于２．５分钟。混凝土的出盘 温度不得低于Ｊ０＂１２，人模时温度不得低于５℃。 经常测试混凝土坍落度，不符合质量要求的混凝土绝对不准人模。 ４．２混凝土入模与振捣 理出后，经监理工程师同意后，补上钢筋，用铁丝吊住底板，补上人孔混凝土 的浇筑。用于控制拆模，落架的混凝土强度试压块放置在箱梁室内，与之同条 件进行养生。 在混凝土浇筑完成后，应在初凝后尽快保养，采用土工布或其他物品覆 盖混凝土表面．洒水养护，混凝土洒水养护的时间为７天，每次洒水以保持混 凝土表面经常处于湿润状态为度。冬季养护采用三层覆盖养生，并保持砼表 面湿润。 混凝土浇筑前应对模板和预埋件进行认真检查，清除模板内的杂物，并 用清水对模板进行认真冲洗。浇注砼为Ｃ４０泵送砼，为防止混凝土本身的收缩 ５、总结 桥梁建设中，受各方面因素的影响，其施工难度不断增加，对于 程技术 及施］ 时间较长，应及时养护。浇筑过程中底板腹板用插入式振捣器振捣，顶 的要求也不断提高。实践中，要对原有的桥梁施工技术进行必要的改革和创 板部分采用平板式振捣器配合插入式振动器振捣，箱梁砼浇注前，必须进行 新，使其能够更好的满足工程施工的要求。现浇箱梁施工技术在桥梁施 中 全面检查，经自检和监理检查确认后，方可进行浇筑。 有着结构稳定、施工简便等特点，因此得到了较为广泛的应用。在具体的施＿Ｔ 每联箱梁砼分两次浇筑，第一次浇筑底腹板，第二次浇筑顶板部分及翼 中，我们应不断优化结构设计和施工方案，增强其结构的稳定性及工程质量 缘板，砼浇筑采用砼泵车泵送砼。 控制，对于钢筋混凝土结构以及使用材料等进行严格的控制和监督，使其整 箱梁砼浇注过程中注意预留通气孔、泄水洞（外边缘）、伸缩缝预留钢筋 体质量得到保证，提高工程的安全性。 （上接第２６４页）桩体和桩间土进行载荷试验的时候，往往是两者分开进行。 桩间土载荷试验既可以用正方形承压板，也可以用圆形，其边长或者直径与 方法，并结合工程的具体情况，全面检测这种方式的各个环节，保证这种方式 在道路软基的问题能发挥作用。 参考文献： 桩体之间距离不能超过０．８倍，并且承压板得面积要大于０．５ ｒｄ。但是这种方法 存在很大弊端，就是工程的现条件很难满足载荷试验所需要的条件，对厚层 土的检测结果也不一定可靠。 【１］王玉洁，张春梅，王峰．抛石挤淤强夯置换处理软基置换深度研究［Ｉ］北华航 天工业学院学报，２０１０，（０１）． ［２】彭远新，邹维列，陈祖之．强夯法和强夯置换法在填湖地基处理中的应用¨Ｉｌ ＿山西建筑，２０１０，（１８） 【３］高迎伏，刘晓立．沿海路基抛石挤淤强夯置换处理技术研究ＩＪ］．中外公路， ２０１０，（０４） 结束语： 抛石挤淤与强夯置换法的结合是解决淤泥土层软基的最有效方式，道路 施丁单位在道路软基处理过程中要充分利用这种方式，了解其作用的原理和 （下转第２６８页）项设备管理制度和管理规定。 施工设备有效管理、提高经济效益的根本保证和有效途径。 参考文献： 【１１冯长深．工程施工中的机械设备管理浅析 工程机械文摘２００９（０２） ５结语 加强机械设备管理生产要素的优化配置和合理使用管理，进行成本核 算，一方面可以相互协调有机结合，完成公路工程的施工目标，另一方面可以 促进机械设备与公路丁程项目管理效益的共同提高，这是加强公路工程项目 ［２】刘建辉．浅析机械设备管理中存在的问题及提高机械管理水平的有效方 法田广东科技．２０１１（０６） ‘２７ｏ‘
